400 µm Dickkupfer-Leiterplatten

Doppelseitig 400 µm Kupfer ist die Königsklasse der Dickkupferplatinen. Leiton beherrscht das gleichmäßige Ätzbild und die vollflächige Lötstopp-Abdeckung inklusive der Kupferflanken.

Dickkupfer-Leiterplatten | 400 µm Kupfer | Hochstrom-Platinen | Heavy Copper PCB | herstellen lassen

400 µm Dickkupfer-Leiterplatten (Heavy Copper PCB) für Hochstrom herstellen lassen

400 µm Dickkupfer: die Königsklasse der Dickkupfer-Leiterplatten

Leiterplatten mit doppelseitig 400 µm Kupfer sind die Königsklasse der Dickkupferplatinen. Sehr hohe Ströme erfordern dickes Kupfer, damit die Leiterbahnerwärmung die Schaltung nicht zerstört. Zwei 400-µm-Lagen lassen sich bereits in einen normalen 1,6-mm-Aufbau integrieren. Als Isolationsmaterial dient meist FR4 mit einer Glasübergangstemperatur (Tg) von 150 °C und einer Spannungsfestigkeit von rund 3 kV je 100 µm. Andere Materialien sind möglich, da die 400-µm-Kupferschichten auch als Reinkupfer vorrätig sind.

Die fertigungstechnische Herausforderung liegt an zwei Stellen. Erstens im gleichmäßigen Ätzbild: 400 µm Kupfer erfordern mehrfache Ätzdurchläufe, die eine abfallende Flanke erzeugen, die sogenannte Unterätzung. Leiton kompensiert das in der CAM-Bearbeitung (Computer Aided Manufacturing, Arbeitsvorbereitung) mit Ätzzugaben von rund 250 µm je Flanke. Zweitens im Lötstopplack: Eine einzelne Lackschicht deckt die hohen Kupferflanken nicht gesichert ab. Leiton trägt den Lack deshalb mehrfach auf, jede Schicht wird einzeln entwickelt und ausgehärtet. Das Ergebnis ist eine blasenfreie, glänzende Lackoberfläche ohne Orangenhaut bei voller Flankenabdeckung. Andere Hersteller schließen eine gesicherte Flankenabdeckung teilweise ausdrücklich aus.

Eine ehrliche Einordnung gehört dazu. 400 µm Kupfer erzwingt grobe Strukturen: Leiterbahnen ab 1,2 mm Breite, Abstände ab 0,8 mm. Für feine Signalstrukturen ist die Technologie nicht gedacht, dafür gibt es den Multilayer-Aufbau, wo das Dickkupfer in die Innenlagen verlegt wird. Für viele Hochstromanwendungen reichen zudem 70 bis 210 µm Kupfer aus. Klar abzugrenzen ist die Technologie von Kupfer-Inlays: 400 µm Dickkupfer ist eine ganzflächig laminierte und geätzte Kupferlage, kein massiv eingesetztes Kupferformteil. Die verbindlichen Grenzen stehen in der Technologietabelle für starre Leiterplatten, da die Grenzen technologisch laufend weiterentwickelt werden.

Querschnitt 1 400-µm-Dickkupfer-Leiterplatte

Querschnitt 2 400-µm-Dickkupfer-Leiterplatte

400-µm-Dickkupfer-Leiterplatte im Querschnitt

Wann verwendet man
400 µm Dickkupfer?

Führt die Leiterplatte dauerhaft Ströme im zweistelligen Amperebereich je Leiterbahn, ist Dickkupfer die richtige Wahl. Als Richtwert trägt eine 1,2 mm breite Leiterbahn in 400 µm Kupfer rund 20 A bei etwa 45 K Eigenerwärmung. Die Leiterbahnerwärmung können Sie in unserer Toolbox berechnen. Sollen Kabel, Drahtbrücken oder kleinere eingelötete Stromschienen entfallen, übernimmt die Dickkupferlage deren Funktion, solange der Querschnitt einer geätzten 400-µm-Lage ausreicht. Das spart Bauteile, Montage und Fehlerquellen.

Muss Verlustwärme flächig verteilt werden, wirkt die Kupferlage als Wärmespreizer. Kupfer leitet Wärme mit rund 380 W/mK etwa tausendfach besser als FR4 mit rund 0,4 W/mK und etwa doppelt so gut wie übliche Aluminiumlegierungen mit rund 150 bis 200 W/mK. Reinaluminium erreicht rund 235 W/mK, dagegen bleibt Kupfer um den Faktor 1,6 im Vorteil. Sollen Leistungsteil und Steuerung auf eine Platine, wechselt man zu Multilayern und das Dickkupfer wird auf die Innenlagen gelegt. Da 400µm auf den Innelagen nur schwer herzustellen sind, wechselt man hier auf 2x200µm Dickkupfer.

Umgekehrt gilt: Lassen sich die Ströme mit breiteren Bahnen in 70 bis 210 µm Kupfer führen, ist das die wirtschaftlichere Lösung mit feineren Strukturen. Geht es primär um Entwärmung statt um Leiterquerschnitt, sind Alu-IMS oder Kupfer-IMS (IMS, Insulated Metal Substrate, Metallkernleiterplatte) die passende Alternative.

Typischer 6-Lagen Dickkupfer mit 70µm Außen und 210µm Innenlagen-Kupfer

Anwendungen

Leistungselektronik und Stromrichter:

Umrichter, DC-Zwischenkreise, Netzteile und unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV) mit Dauerströmen im zweistelligen bis dreistelligen Amperebereich.

E-Mobilität und Ladeinfrastruktur:

On-Board-Charger (OBC, Ladegerät im Fahrzeug), DC-Ladetechnik, Motorsteuerungen und der Leistungspfad im Batteriemanagement. Spitzenströme über 200 A sind hier üblich.

Erneuerbare Energien:

Solar-Wechselrichter und Leistungssteller in Windkraftanlagen. Bereits ein 5-kW-Wechselrichter führt je nach Topologie Ströme von 50 A und mehr.

Antriebs- und Schweißtechnik:

Servoverstärker, Frequenzumrichter sowie Schweiß- und Induktionsanlagen mit hohen Strömen in rauer Industrieumgebung.

Planar-Magnetik:

Wicklungen von Planartransformatoren und Speicherdrosseln als Dickkupferlagen, reproduzierbar und platzsparend gegenüber gewickelten Bauteilen.

Kombinierte Leistungs- und Steuerungselektronik:

Multilayer mit normalerweise 70 µm außen und 210 µm innen führen Leistungsteil und Logik auf einer Platine zusammen. Das spart Steckverbinder und Verkabelung zwischen zwei Baugruppen.

Abgrenzung:
400 µm Dickkupfer gegen Alternativen

Dickkupfer konkurriert mit dünneren Kupferaufbauten, mit Metallkernleiterplatten, mit Kupfer-Inlays und mit klassischen Stromschienen. Kupfer-Inlays werden dabei oft mit Dickkupfer verwechselt, sind aber eine eigene Technologie. Die Matrix zeigt die Einordnung.

Lösung	Typischer Einsatz	Wann die richtige Wahl
400 µm Dickkupfer (diese Seite)	Höchste Dauerströme in der Fläche auf FR4, Ersatz von Kabeln und kleineren Stromschienen, Wärmespreizung.	Wenn Standard-Dickkupfer trotz maximaler Bahnbreite nicht mehr reicht oder die Platine Kabel und Brücken ersetzen soll.
Dickkupfer 70 bis 210 µm	Erhöhte Ströme bei noch moderaten Strukturgrößen. Bis 105 µm online kalkulierbar, darüber auf Anfrage.	Wenn sich die Ströme mit breiteren Bahnen und moderater Kupferdicke führen lassen. Feinere Strukturen als bei 400 µm möglich.
Kupfer-IMS	Entwärmung konzentrierter Verlustleistung über einen massiven Kupferkern.	Wenn die Wärmeabfuhr das Hauptproblem ist, nicht der Leiterquerschnitt.
Alu-IMS	Wirtschaftliche Entwärmung, etwa bei LED-Anwendungen und einfachen Leistungsstufen.	Wenn ein einseitiger Aufbau reicht und die Kosten im Vordergrund stehen.
Kupfer-Inlay-Leiterplatten	Massive Kupferformteile, typisch ab 1 mm Dicke, lokal in gefräste Taschen eingesetzt und verpresst. Punktuell extreme Ströme und Wärmeableitung direkt unter dem Bauteil.	Wenn lokal ein massiver Kupferquerschnitt oder eine direkte Wärmesenke gebraucht wird, die eine geätzte 400-µm-Lage nicht liefern kann.
Eingelötete Stromschienen (Busbars)	Ströme jenseits der Leiterplattenquerschnitte, Verteilung im Schaltschrank.	Wenn der Kupferquerschnitt der Leiterplatte nicht mehr ausreicht. Dafür zusätzliche Bauteile, Montageaufwand und Toleranzketten.

Technische Eigenschaften

Eigenschaft	Werte, Erläuterung
Materialart	FR4 Tg 150 °C mit Dickkupfer, Dickentoleranz -10/+20 %
Kupferdicke	200 bis 400 µm
Gesamtdicke Leiterplatte	1,0 mm bis 4,8 mm
Lötstoppdicke	abhängig vom Layout zwischen 50 µm und 250 µm je Seite
Strombelastbarkeit (Beispiel)	eine 1,2 mm breite 400-µm-Leiterbahn trägt ca. 20 A bei zusätzlicher Erwärmung von ~45 °C
Wärmeleitwert Kupfer	ca. 380 W/mK
Wärmeleitwert FR4	ca. 0,4 W/mK
Wärmeleitwert Aluminium (zum Vergleich)	ca. 150 bis 200 W/mK (übliche Legierungen), ca. 235 W/mK (Reinaluminium)
Maximale Lagenzahl	bis 2 Lagen 400 µm außen, Multilayer mit Innenlagen bis 210 µm
Brennbarkeit	UL-94 V-0

Design-Regeln für Dickkupfer

Leiterbahnen brauchen eine um Faktor 2 bis 3 breitere Basis als Höhe, damit sie mechanisch sicher auf dem Basismaterial haften. Bei 35 µm Standardkupfer ergibt das Mindestbreiten von 70 bis 105 µm, bei 400 µm entsprechend rund 0,8 bis 1,2 mm. Dazu kommt die Unterätzung: Die mehrfachen Ätzdurchläufe erzeugen eine abfallende Flanke, die mit Ätzzugaben von rund 250 µm je Flanke kompensiert wird. Eine 2 mm breite Leiterbahn geht also mit rund 2,5 mm Breite in Produktion. Damit die Ätzzugaben benachbarter Bahnen in der CAM-Bearbeitung nicht verschmelzen, sind entsprechend größere Abstände einzuhalten.

Kupferdicke	Mindest-Leiterbahnbreite	Mindestabstand
210 µm	0,60 mm	0,60 mm
280 µm	0,80 mm	0,70 mm
400 µm	1,20 mm	0,80 mm

Die Werte sind Auszüge. Verbindlich und aktuell ist die Technologietabelle für starre Leiterplatten.

Vorteile

Strombelastbarkeit:
eine 1,2 mm breite 400-µm-Leiterbahn trägt rund 20 A bei etwa 45 K Eigenerwärmung.
Standardaufbau:
zwei 400-µm-Lagen lassen sich in einen normalen 1,6-mm-Aufbau integrieren.
Gesicherte Flankenabdeckung:
mehrschichtiger Lötstopplack, blasenfrei und ohne Orangenhaut. Das schließen andere Hersteller teilweise ausdrücklich aus.
Wärmespreizung:
die Kupferlagen verteilen Verlustwärme mit rund 380 W/mK und entlasten die Bauteile.
Multilayer-fähig:
2-6 Lagen 210 µm innen für die Leistungselektronik kombiniert mit 35-200 µm auf den Außenlagen für Logik und Steuerung oder ebenfalls Leistungsanwendungen.

Wichtige Hinweise:

Bei 400 µm Kupfer gelten Mindest-Leiterbahnbreiten von 1,2 mm und Mindestabstände von 0,8 mm. Verbindlich ist die Technologietabelle für starre Leiterplatten. Die Ätzzugaben von rund 250 µm je Flanke werden in der CAM-Bearbeitung von Leiton kompensiert und sind bei den Abständen im Layout zu berücksichtigen. Wegen des mehrschichtigen Lötstoppaufbaus mit bis zu 250 µm Lackdicke gilt eine Dickentoleranz von -10/+20 %. Der genannte Stromwert ist ein Richtwert, die projektspezifische Auslegung erfolgt nach IPC-2152 (Designrichtlinie zur Bestimmung der Stromtragfähigkeit). 400 µm Kupfer wird nur auf explizite Anfrage gefertigt und ist nicht im Onlinekalkulator enthalten. Beim Bestücken ist die hohe thermische Masse zu beachten, Reflow-Profile und Vorheizung sind anzupassen. Konformitätsnachweise wie RoHS und REACH sind auf Anfrage möglich.

400 µm Dickkupfer anfragen und kalkulieren

Was wir für eine belastbare Anfrage brauchen: Layoutdaten (ODB++, Extended Gerber, KiCAD oder ähnlich), Kupferdicke je Lage, Lagenaufbau und Gesamtdicke mit Toleranz, Strom- und Erwärmungsvorgaben der kritischen Netze, Stückzahl und Terminvorgaben.

Projekte ordnet Leiton je nach Preis, Lieferzeit und Technologie passend ein.

Warum Leiton: Kompensation der Ätzzugaben in der eigenen CAM-Bearbeitung, ausgereiftes mehrschichtiges Lötstopp-Verfahren mit gesicherter Flankenabdeckung, technische Beratung bei Strom- und Wärmeauslegung, vom Prototyp bis zur Serie, persönliche Erreichbarkeit statt Ticketsystem.

Dickkupfer anfragen

Häufige Fragen zu 400 µm Dickkupfer-Leiterplatten

Wie viel Strom trägt eine 400-µm-Leiterbahn?

Als Richtwert trägt eine 1,2 mm breite Leiterbahn in 400 µm Kupfer rund 20 A bei etwa 45 K Eigenerwärmung. Maßgeblich ist der Kupferquerschnitt aus Breite mal Dicke, die zulässige Erwärmung und die Umgebung. Die projektspezifische Auslegung erfolgt nach IPC-2152.

Wann reichen 70 bis 210 µm Kupfer, wann braucht es 400 µm?

Lassen sich die Ströme mit breiteren Bahnen und 70 bis 210 µm Kupfer führen, ist das die wirtschaftlichere Wahl mit feineren Strukturen. 400 µm ist die Lösung, wenn der Platz für breitere Bahnen fehlt, die Platine Stromschienen ersetzen soll oder die Wärmespreizung gebraucht wird. Bis 105 µm ist online kalkulierbar, darüber gilt die explizite Anfrage.

Welche Mindestbreiten und Abstände gelten bei 400 µm Kupfer?

Leiterbahnen ab 1,2 mm Breite und Abstände ab 0,8 mm, mit Ätztoleranz von +0/-0,25 mm. Grund ist das Verhältnis von Basis zu Höhe und die Unterätzung der mehrfachen Ätzdurchläufe. Verbindlich ist die Technologietabelle für starre Leiterplatten.

Warum gilt eine Dickentoleranz von -10/+20 %?

Der Lötstopplack wird mehrschichtig aufgetragen, abhängig vom Layout entstehen 50 bis 250 µm Lackdicke je Seite. Jede Schicht wird einzeln entwickelt und ausgehärtet. Diese Schwankung geht in die Gesamtdicke ein und wird deshalb mit -10/+20 % ausgewiesen.

Was bedeutet Unterätzung für das Layout?

Die mehrfachen Ätzdurchläufe erzeugen eine abfallende Kupferflanke. Leiton kompensiert das mit Ätzzugaben von rund 250 µm je Flanke, eine 2 mm breite Bahn geht mit rund 2,5 mm in Produktion. Im Layout sind deshalb größere Abstände einzuhalten, damit benachbarte Bahnen nach der Zugabe nicht verschmelzen.

Lassen sich Leistung und Logik auf einer Platine kombinieren?

Ja. Der Multilayer-Aufbau kombiniert eine meist 70 µm Außenlage mit 2-6 Innenlagen mit 210 µm. Der Leistungspfad läuft über die Dickkupfer-Innenlagen, Steuerung und Signale über die Außenlagen. Das spart eine zweite Baugruppe samt Steckverbindern. Auf den Außenlagen sind Kupferdicken von 35-200 µm für die unterschiedlichsten Anforderungen möglich.

Ersetzt eine Dickkupfer-Leiterplatte die Stromschiene?

Innerhalb der Grenzen einer geätzten Kupferlage ja. Kabel, Drahtbrücken und kleinere eingelötete Schienen kann die 400-µm-Lage übernehmen. Reicht der Querschnitt nicht, sind Kupfer-Inlays oder separate Stromschienen die richtige Wahl, siehe Abgrenzung oben.

Was unterscheidet 400 µm Dickkupfer von Kupfer-Inlays?

400 µm Dickkupfer ist eine ganzflächig laminierte Kupferlage, die wie jede Leiterlage geätzt wird und hohe Ströme in der Fläche führt. Kupfer-Inlays sind massive Kupferformteile, typisch ab 1 mm Dicke, die lokal in gefräste Taschen eingesetzt und mit verpresst werden. Sie leiten punktuell extreme Ströme und Wärme direkt unter dem Bauteil ab. Beides sind eigenständige Technologien, Details auf der Seite zu Kupfer-Inlay-Leiterplatten.

Wovon hängen die Kosten ab?

Vom Kupfereinsatz, von der Zahl der Ätzdurchläufe und Lötstopp-Zyklen, von Format und Stückzahl sowie von einmaligen Einrichtkosten (NRE, Non-Recurring Engineering). Belastbare Preise ergeben sich aus den Layoutdaten.

Welche anderen Bezeichnungen sind für Dickkupfer-Leiterplatten üblich?

Üblich sind Dickkupferplatine, Hochstrom-Leiterplatte und High-Current-PCB sowie englisch Heavy Copper PCB (Printed Circuit Board, Leiterplatte). Gemeint ist dieselbe Technologie mit Kupferdicken ab etwa 105 µm, hier bis 400 µm.